一种松散岩体隧道钢波插板抗让型超前支护施工方法与流程

本发明涉及隧道施工抗让型超前支护相关领域，具体来讲涉及的是一种松散岩体隧道钢波插板抗让型超前支护施工方法，可使隧道开挖时，不至于产生松散岩土体掉落、垮塌、结构破坏，确保作业人员及机械设备的安全，确保结构安全。

背景技术：

1、在松散岩体中开挖隧道时，隧道开挖在原岩体中形成新的临空面，拱部一定范围岩土体临空面暴露后，岩土体在结构应力、自重应力、开挖扰动等因素的综合作用下，会产生岩土体掉落、垮塌等现象，给隧道施工安全带来极大隐患，若防止松散岩体掉落方法不当的话，会引发牵引式垮塌造成更大面积的塌方，使隧道施工安全及支护结构安全受到严重威胁。一般隧道超前支护往往采用大管棚+注浆、小导管+注浆、超前锚杆等方式作为超前支护，大管棚、小导管、超前锚杆等在环向均有一定间距，一般为40~60cm，且在封闭节理围岩中注浆扩散半径小、范围窄，相邻管棚、导管、超前锚杆之间仍有30~50cm间隙，隧道开挖后，松散岩土体从该间隙掉落，进一步发展扩大形成塌方及结构破坏，超前支护失去作用，施工安全及结构安全无法保证。

2、本次从源头上解决松散岩土体掉落引发塌方及结构破坏的问题。通过创造性的设计运用相互搭接咬合的钢波插板抗让型超前支护，一方面形成密闭超前支护护棚防止松散岩土掉落，另一方面外凸波在岩土体应力作用下可向内产生一定形变，达到既不让松散岩土体掉落，又让其有一定限制性变形的目的。确保松散岩土体隧道开挖施工安全及结构安全，提高施工效率。

技术实现思路

1、因此，为解决以上难题，改善现有松散岩土体隧道开挖超前支护失效、岩土体掉落、坍塌、结构破坏、施工风险高、反复返工等问题，本发明采用松散岩体隧道钢波插板抗让型超前支护施工方法，在本循环钢拱架安装完成后，于拱部一定范围（2α）内，采用振动锤从左至右依次逐个打入钢波插板，相邻钢波插板之间相互搭接，形成密不漏风的钢波插板棚，钢波插板尾部固定在钢拱架上，钢波插板的钢制波峰在岩土体压力作用下可产生一定变形，卸掉一部分岩土压力，如此便形成即能抵抗压力防止岩土掉落的结构，又能与岩土体共同变形降低岩土压力的超前支护结构。钢波插板抗让型超前支护施作完成，可立即开挖下循环岩土体。开挖完成后，初期支护的各工序作业均在上循环已施作的钢波插板抗让型超前支护的保护下进行，施工安全性得到极大的保障，同时结构受力减小，结构安全有保障。

2、一种松散岩体隧道钢波插板抗让型超前支护施工方法，其特征在于：包括隧道初期支护的钢拱架（1）、钢波插板（2）、钢垫板（3），钢垫板与钢拱架焊接为一体，本循环钢拱架（1）安装完成，钢垫板（3）落于未扰动的地基上，在钢拱架（1）背部一定范围（2α）内，采用振动锤从左至右依次逐个打入钢波插板（2），相邻钢波插板（2）之间相互搭接，形成密不漏风的钢波插板棚。钢波插板（2）尾部固定在钢拱架上，下循环开挖时，开挖、初期支护等均在上循环已施作的钢波插板抗让型超前支护的保护下作业；本循环开挖进尺短于上循环钢波插板抗让型超前支护长度至少100cm，即相邻两循环超前支护搭接长度不小于100cm。如此使得整个隧道拱部连续形成抗让型超前支护棚，所有作业均在超前支护棚保护下进行；可使松散岩土体隧道安全快速施工。

3、所述松散岩体隧道钢波插板抗让型超前支护施工方法，通过创造性的设计运用相互搭接咬合的钢波插板抗让型超前支护，一方面形成密闭超前支护护棚防止松散岩土掉落，另一方面外凸波在岩土体应力作用下可向内产生一定形变，达到既不让松散岩土体掉落，又让其有一定限制性变形的目的；确保松散岩土体隧道开挖施工安全及结构安全，提高施工效率。

4、首先在本循环钢拱架（1）安装完成，钢垫板（3）落于未扰动的地基上，在钢拱架（1）背部一定范围（2α）内，采用振动锤从左至右依次逐个打入钢波插板（2），相邻钢波插板（2）之间相互搭接，形成密不漏风的钢波插板棚。钢波插板（2）尾部固定在钢拱架上，下循环开挖时，开挖、初期支护等均在上循环已施作的钢波插板抗让型超前支护的保护下作业。施工安全可靠，结构稳定。整体施作过程简单，机械化程度高，方法简便，能快速高效处理松散岩土体隧道开挖施工稳定及安全问题。

5、根据本发明所述松散岩体隧道钢波插板抗让型超前支护施工方法，其特征在于：实施和实现步骤如下：

6、步骤1：本循环钢拱架（1）安装完成，钢垫板（3）落于未扰动的地基上，在钢拱架（1）背部一定范围（2α）内，采用振动锤从左至右依次逐个打入钢波插板（2），相邻钢波插板（2）之间相互搭接，形成密不漏风的钢波插板棚；

7、步骤2：钢波插板（2）尾部固定在钢拱架上，下循环开挖时，开挖、初期支护等均在上循环已施作的钢波插板抗让型超前支护的保护下作业；

8、步骤3：本循环开挖进尺短于上循环钢波插板抗让型超前支护长度至少100cm，即相邻两循环超前支护搭接长度不小于100cm。如此使得整个隧道拱部连续形成抗让型超前支护棚，所有作业均在超前支护棚保护下进行。

9、本发明具有如下优点：钢波插板可采用振动锤直接打入围岩，不需进行超前钻孔再装入插板，方便施工，对围岩的扰动最小。相邻钢波插板单元相互之间形成咬合结构，形成密闭的超前支护棚，上方松散岩土体掉落概率为零，塌方概率为零。钢波插板尾部固定在钢拱架上，上放围岩压力传递至钢拱架，钢拱架进一步将围岩压力传递至扩大钢垫板，分散了围岩压力，结构稳定。相邻两循环钢波插板抗让型超前支护相互搭接，形成连续的超前支护棚，避免任何部位任何地方的松散围岩掉落。使得整个隧道均可安全快速掘进。

10、采用本发明提供的方法，一方面形成连续密闭超前支护护棚防止松散岩土掉落，另一方面外凸波在岩土体应力作用下可向内产生一定形变，达到既不让松散岩土体掉落，又让其有一定限制性变形的目的。确保松散岩土体隧道开挖施工安全及结构安全。

技术特征：

1.一种松散岩体隧道钢波插板抗让型超前支护施工方法，其特征在于：包括隧道初期支护的钢拱架（1）、钢波插板（2）、钢垫板（3），钢垫板与钢拱架焊接为一体，本循环钢拱架（1）安装完成，钢垫板（3）落于未扰动的地基上，在钢拱架（1）背部一定范围（2α）内，采用振动锤从左至右依次逐个打入钢波插板（2），相邻钢波插板（2）之间相互搭接，形成密不漏风的钢波插板棚，钢波插板（2）尾部固定在钢拱架上，下循环开挖时，开挖、初期支护等均在上循环已施作的钢波插板抗让型超前支护的保护下作业；本循环开挖进尺短于上循环钢波插板抗让型超前支护长度至少100cm，即相邻两循环超前支护搭接长度不小于100cm，如此使得整个隧道拱部连续形成抗让型超前支护棚，所有作业均在超前支护棚保护下进行；可使松散岩土体隧道安全快速施工；

2.根据权利要求1所述松散岩体隧道钢波插板抗让型超前支护施工方法，其特征在于：实施和实现步骤如下：

技术总结本发明公开了一种松散岩体隧道钢波插板抗让型超前支护施工方法，在松散岩体中开挖隧道时，于掌子面最前方一榀钢拱架背部用振动锤将钢波插板斜向上5~10°打入前方岩体中，钢波插板为S型钢制结构，相邻钢波插板搭接一定宽度，相互搭接咬合的钢波插板形成受力整体，钢波插板尾部固定在钢拱架上，且钢波插板之间无间隙，完全阻止上方岩土体掉落，钢波插板的钢制波峰在岩土体压力作用下可产生一定变形，卸掉一部分岩土压力，如此便形成即能抵抗压力防止岩土掉落的结构，又能与岩土体共同变形降低岩土压力的超前支护结构。施工安全可靠，结构稳定。整体施作过程简单，机械化程度高，方法简便，能快速高效处理松散岩土体隧道开挖施工稳定及安全问题。技术研发人员：赵刚应,何腾,蒋琦,康海波,王华玲受保护的技术使用者：四川公路桥梁建设集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18